JP3284966B2 - 冷熱源ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷熱源モジュール
及びこの冷熱源モジュールを複数個組み合わせて成る冷
熱源ユニットに係る。特に、冷熱源モジュールの熱源と
してペルチェ素子等の熱電素子を採用したものに対し
て、その吸熱面と放熱面との温度差をできるだけ小さく
して高い冷却効率を実現する対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子部品を収容した空間等を
冷却するものとしてペルチェ効果を利用したペルチェ素
子が知られている。このペルチェ効果については、例え
ば「物理学大辞典（平成元年６月２５日発行、編者：物
理学大辞典編集委員会、丸善株式会社発行）」の１１９
９頁に開示されている。このペルチェ素子は、通電する
ことで、一方の面が吸熱面となり、他方の面が放熱面と
なるものである。つまり、一方の面から熱を奪い、他方
の面から熱を排出するようになっている。そして、電子
部品を収容した空間に吸熱面を臨ませる一方、外気に放
熱面を臨ませる。これにより、上記空間から熱を奪い、
熱を外気に放出する。この動作により、電子部品が熱に
よる悪影響を受けて誤動作を起こすといった不具合を、
上記空間を冷却することによって回避している。

【０００３】また、このペルチェ素子による冷却効率を
向上させるためには、放熱面からの放熱量をできるだけ
多くする必要がある。つまり、この放熱量を多くして吸
熱面と放熱面との温度差をできるだけ小さくする必要が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で、ペルチェ素子の放熱効率を高くすることに関する対
策は殆ど講じられていないのが現状である。例えば、ペ
ルチェ素子の放熱面に放熱フィンを突設し、これによっ
て放熱効率を高めるといった対策はなされているもの
の、これでは、ペルチェ素子による冷却効率を大幅に向
上させるには至っていない。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ペルチェ素子等の熱
電素子とヒートシンクとを組み合わせた冷熱源モジュー
ルや、この冷熱源モジュールの複数個を組み合わせて成
る冷熱源ユニットに対し熱電素子による冷却効率を大幅
に向上させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記目的を達成するために、本発明は、ペルチェ素子等
の熱電素子を一対のヒートシンクによって挟み込み、該
熱電素子の吸熱面の吸熱性能、放熱面の放熱性能を高く
維持することができるようにした。

【０００７】−解決手段−具体的に、本発明が講じた第１ の解決手段は、図３及び
図４に示すように、前面にフィン(3b),(4b)が突設され
た一対のヒートシンク(3),(4)の背面(3c,4c)同士の間で
熱電素子(2)が挟持されて成る冷熱源モジュール(1,1,
…)の複数個が一体的に組み合わされて成る冷熱源ユニ
ットである。そして、ユニットプレート(11)を備え、該
ユニットプレート(11)に、各冷熱源モジュール(1,1,…)
が挿通されて支持される開口(12,12,…)を所定間隔を存
して形成する。これら開口(12,12,…)に冷熱源モジュー
ル(1,1,…)を個別に挿通支持し、ユニットプレート(11)
の一側面側に熱電素子(2,2…)の吸熱面(2a)に接触する
ヒートシンク(3,3,…)を位置させ、他側面側に熱電素子
(2,2…)の放熱面(2b)に接触するヒートシンク(4,4,…)
を位置させている。

【０００８】この特定事項により、熱電素子(2)に通電
されると、吸熱面(2a)では吸熱動作が、放熱面(2b)では
放熱動作がそれぞれ行われる。各面(2a,2b)にはヒート
シンク(3),(4)が接触しているので、それぞれの吸熱性
能及び放熱性能は高く維持さ れている。従って、ユニッ
ト全体として大きな吸熱量及び放熱量を得ることができ
る。

【０００９】第２の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、図７に示すように、熱電素子(2,2…)の吸熱面
(2a)に接触するヒートシンク(3,3,…)が箱体(30)の内部
空間に臨んでいることにより、この内部空間を冷却する
ように冷熱源モジュール(1,1,…)を構成する。また、ユ
ニットプレート(11)を、一面が開放されている上記箱体
(30)の該開放部分の形状に一致させて、この開放部分を
閉塞するように箱体(30)に取り付けた構成としている。

【００１０】この特定事項により、熱電素子(2,2…)の
吸熱面(2a)に接触するヒートシンク(3,3,…)の冷却作用
により、箱体(30)の内部空間を冷却する。これにより、
この内部空間を低温度に維持できる。また、冷熱源モジ
ュール(1,1,…)を支持するユニットプレート(11)を箱体
(30)の内部を密閉空間とする部材として兼用しているた
め構成部品点数が削減できる。

【００１１】第３の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、ヒートシンク(3),(4)の前面側に送風機(5),(6)
を配設し、送風機(5),(6)の駆動に伴ってフィン(3b),(4
b)の外周囲から空気が導入されるようにする。一方、各
冷熱源モジュール(1,1,…)の送風機(5),(6)の下流側を
合流させる集合ボックス(20,25)を設け、この集合ボッ
クス(20,25)に空気吹出口(22)を形成している。

【００１２】この特定事項により、送風機(5),(6)の駆
動によりフィン(3b),(4b)の外周囲から導入された空気
は、熱電素子(2,2…)によって冷却または加熱された
後、集合ボックス(20,25)に流入する。その後、この集
合ボックス(20,25)の空気吹出口(22)から吹き出され
る。つまり、ヒートシンク(3,4)から流出した空気を、
集合ボックス(20,25)にて合流させた後、一括して処理
することが可能になる。

【００１３】第４の解決手段は、上記第３の解決手段に
おいて、図８に示すように、集合ボックス(20,25)の空
気吹出口(22)に、空気の吹出し方向を所定方向に案内す
る吹出ガイド(22a)を設けている。

【００１４】この特定事項により、集合ボックス(20,2
5)にて合流させた空気を吹出ガイド(22a)により整流し
て処理することが可能になる。

【００１５】第５の解決手段は、第２の解決手段におい
て、図１０に示すように、熱電素子(2,2…)の放熱面(2
b)に接触するヒートシンク(4,4,…)の前面側に送風機
(6)を配設し、該送風機(6)の駆動に伴ってフィン(4b)の
外周囲から空気が導入されるようにする。一方、各冷熱
源モジュール(1,1,…)の送風機(6,6,…)の下流側を合流
させる放熱側集合ボックス(25)を設け、この放熱側集合
ボックス(25)に空気吹出口を形成する。更に、この空気
吹出口に、空気の吹出し方向を所定方向に案内する吹出
ガイド(25a)を設ける。箱体(30)の開放縁部に、ユニッ
トプレート(11)の取付位置よりも開放側に延長する吸込
みガイド(30a)を設ける。上記吹出ガイド(25a)の先端位
置を、箱体(30)の吸込みガイド(30a)の先端位置よりも
空気吹出し側に位置させた構成としてる。

【００１６】この特定事項により、箱体(30)の開放縁部
の吸込みガイド(30a)からヒートシンク(4,4,…)に流入
した空気は熱電素子(2,2…)の排熱を受けて高温とな
り、送風機(6,6,…)から吹き出されて放熱側集合ボック
ス(25)に流入する。その後、この空気は吹出ガイド(25
a)に案内されて吹き出される。この吹出ガイド(25a)の
先端位置は吸込みガイド(30a)の先端位置よりも空気吹
出し側に位置しているので、吹出ガイド(25a)から吹き
出された空気は、吸込みガイド(30a)に流入し難くなっ
ている。つまり、吹出し空気のショートサーキットが回
避される構成となっている。

【００１７】第６の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、図９に示すように、熱電素子(2,2…)の放熱面
(2b)に接触するヒートシンク(4,4,…)の前面側に送風機
(6)を配設し、該送風機(6)の駆動に伴ってフィン(4b)の
外周囲から空気が導入されるようにする。一方、各冷熱
源モジュール(1,1,…)の送風機(6,6,…)の下流側を合流
させる放熱側集合ボックス(25)を設ける。更に、放熱側
集合ボックス(25)を流れる空気によって熱電素子(2)の
駆動電源(35)を冷却するようにしている。

【００１８】この特定事項により、放熱側集合ボックス
(25)を流れる空気を有効に利用して熱電素子(2)の駆動
電源(35)が冷却可能となる。

【００１９】第７の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、図１１に示すように、ヒートシンク(3),(4)の
前面側に、ヒートシンク(3),(4)を通過した空気を合流
させる集合ボックス(20),(25)を設ける。この集合ボッ
クス(20),(25)に形成した空気吹出口に送風機(5),(6)を
設けた構成としている。

【００２０】この特定事項により、個々の冷熱源モジュ
ール(1,1,…)毎に送風機(5),(6)を設けるものではない
ので、ユニット全体としての送風機(5),(6)の個数が削
減できる。

【００２１】第８の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、熱電素子(2,2…)の放熱面(2b)に接触するヒー
トシンク(4,4,…)の前面側に、ヒートシンク(4,4,…)を
通過した空気を合流させる集合ボックス(25)を設ける。
この集合ボックス(25)に形成された空気吹出口に送風機
(6)を設け、該送風機(6)が、空気をユニットプレート(1
1)の外周方向へ吹き出すようにしている。

【００２２】この特定事項により、集合ボックス(25)か
ら吹き出された空気が放熱側のヒートシンク(4,4,…)に
戻るいわゆるショートサーキットの発生を防止すること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態１を
図面に基づいて説明する。本形態では、ペルチェ素子
(2)を利用した冷熱源モジュール(1)の複数個を組み合わ
せて冷熱源ユニット(10)を構成し、この冷熱源ユニット
(10)によって電子部品の収容空間を冷却するようにした
ものを例に挙げて説明する。

【００２４】−冷熱源モジュール(1)の説明− 先ず、冷熱源モジュール(1)について説明する。図１に
示すように、この冷熱源モジュール(1)は、ペルチェ素
子(2)、一対のヒートシンク(3,4)、一対のファン(5,6)
が一体的に組み合わされて成る。以下、各部品について
説明する。

【００２５】ペルチェ素子(2)は、矩形平板状で成り、
通電されることで、一方の面（図１の上面）(2a)が低温
となり、他方の面（図１の下面）(2b)が高温となる。つ
まり、一方が吸熱面(2a)となり、他方が放熱面(2b)とな
る。また、これら各面(2a,2b)は滑らかな平坦面で形成
されている。

【００２６】各ヒートシンク(3,4)は互いに同一の構成
である。先ず、図１の上側に位置している吸熱側ヒート
シンク(3)について説明する。この吸熱側ヒートシンク
(3)は、アルミニウム製で成り、平板状の受熱部(3a)と
ピン状の複数本のフィン(3b,3b,…)とが一体形成されて
いる。上記受熱部(3a)は、背面（下面）(3c)がペルチェ
素子(2)の吸熱面(2a)に当接している。この受熱部(3a)
は、上記ペルチェ素子(2)よりも僅かに大きい矩形平板
状で成り、その背面(3c)は滑らかな平坦面で形成されて
いる。各フィン(3b,3b,…)は、ピン状であって格子状
（例えば図１の紙面奥行き方向に４列、左右方向に７
列）に配置されている。

【００２７】放熱側ヒートシンク(4)も吸熱側ヒートシ
ンク(3)と同様の構成で成っている。つまり、平板状の
受熱部(4a)とピン状の複数本のフィン(4b,4b,…)とが一
体形成されている。この放熱側ヒートシンク(4)は、受
熱部(4a)の背面（上面）(4c)が滑らかな平坦面で形成さ
れており、この背面（上面）(4c)がペルチェ素子(2)の
放熱面(2b)に当接している。

【００２８】このようにしてペルチェ素子(2)が各ヒー
トシンク(3,4)によって挟み込まれた状態で、これらが
図示しないボルトによって一体的に締結されている。こ
れにより、ペルチェ素子(2)の吸熱面(2a)と吸熱側ヒー
トシンク(3)の背面(3c)との間及びペルチェ素子(2)の放
熱面(2b)と放熱側ヒートシンク(4)の背面(4c)との間の
密着性が確保されている。つまり、ペルチェ素子(2)と
各ヒートシンク(3,4)との間での熱伝達が良好に行われ
る構成となっている。

【００２９】各ファン(5,6)は互いに同一の構成であ
る。先ず、図１の上側に位置している吸熱側ファン(5)
について説明する。この吸熱側ファン(5)は、ファンケ
ーシング(5a)内にプロペラファン(5b)と図示しないファ
ンモータとが収容されて成っている。プロペラファン(5
b)は、回転することにより図中下側から上側へ向かう気
流を発生するものである。ファンケーシング(5a)の外形
寸法は、上記吸熱側ヒートシンク(3)と略同様である。
また、プロペラファン(5b)の回転軸は吸熱側ヒートシン
ク(3)のフィン(3b,3b,…)の延長方向（鉛直方向）と一
致している。これにより、この吸熱側ファン(5)が駆動
すると、吸熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b,3b,…)の
外周囲から空気が導入され、この空気はフィン(3b,3b,
…)の周辺を通過して吸熱側ファン(5)により上方へ吹き
出されるようになっている。

【００３０】放熱側ファン(6)も吸熱側ファン(5)と同様
の構成で成っている。つまり、ファンケーシング(6a)内
にプロペラファン(6b)と図示しないファンモータとが収
容されて成っている。プロペラファン(6b)は、回転する
ことにより図中上側から下側へ向かう気流を発生するも
のである。これにより、この放熱側ファン(6)が駆動す
ると、放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b,4b,…)の外
周囲から空気が導入され、この空気はフィン(4b,4b,…)
の周辺を通過して放熱側ファン(6)により下方へ吹き出
されるようになっている。

【００３１】このようにしてヒートシンク(3,4)の両側
にファン(5,6)が配置された状態で、これらが図示しな
いボルトによって一体的に締結されている。これによ
り、図２に示すように、ペルチェ素子(2)、各ヒートシ
ンク(3,4)及び各ファン(5,6)が一体的に締結されて冷熱
源モジュール(1)が構成されている。

【００３２】以上が冷熱源モジュール(1)の構成であ
る。このように、本冷熱源モジュール(1)は、ペルチェ
素子(2)への通電及び各ファン(5,6)の駆動により、図２
に実線の矢印で示すように吸熱側ファン(5)から冷風が
吹き出される一方、図２に破線の矢印で示すようにペル
チェ素子(2)の放熱面(2b)から放出された熱が放熱側フ
ァン(6)から排出されるようになっている。

【００３３】−冷熱源ユニット(10)の説明− 次に、冷熱源ユニット(10)について説明する。この冷熱
源ユニット(10)は、上記冷熱源モジュール(1)の複数個
が組み合わされて成っている。以下、この冷熱源ユニッ
ト(10)の構成について説明する。

【００３４】図３及び図４に示すように、各冷熱源モジ
ュール(1,1,…)はユニットプレート(11)によって一体的
に組み合わされる。このユニットプレート(11)には、複
数個のモジュール挿通孔(12,12,…)が形成されている。
このモジュール挿通孔(12,12,…)は、上記ヒートシンク
(3,4)の形状に一致した矩形状の開口で成り、ユニット
プレート(11)の全体に亘って格子状に配置されている。
具体的には、図３の紙面奥行き方向に３列、左右方向に
３列の合計９箇所に設けられている。

【００３５】そして、図４に示すように、これら各モジ
ュール挿通孔(12,12,…)に対して冷熱源モジュール(1,
1,…)が挿入され、ヒートシンク(3,4)がモジュール挿通
孔(12)に嵌め込まれた状態で、該ヒートシンク(3,4)が
ユニットプレート(11)に固定される。これにより、各冷
熱源モジュール(1,1,…)の上側半分と下側半分とがユニ
ットプレート(11)によって仕切られた状態となる（図４
参照）。

【００３６】このユニットプレート(11)の上側では、各
冷熱源モジュール(1,1,…)の吸熱側ヒートシンク(3,3,
…)の外周囲から流入した空気が冷却されて上方へ供給
される一方、ユニットプレート(11)の下側では、各冷熱
源モジュール(1,1,…)の放熱側ヒートシンク(4,4,…)の
外周囲から流入した空気がペルチェ素子(2)の排熱を受
けて下方へ排出される構成となっている。

【００３７】更に、この冷熱源ユニット(10)の吸熱側に
は吸熱側集合ボックス(20)が取り付けられている。この
吸熱側集合ボックス(20)は、図５に示すように、扁平形
状の箱体で成る。その下面には、各冷熱源モジュール
(1,1,…)の配設位置に対応して開口(21,21,…)が形成さ
れている。この開口(21,21,…)は吸熱側ファン(5,5,…)
のファンケーシング(5a,5a,…)の形状に略一致してい
る。また、図６に示すように、吸熱側集合ボックス(20)
の上面には、吹出口(22)が形成されている。この吹出口
(22)は、吸熱側集合ボックス(20)の上面の一側部におい
て幅寸法が比較的小さい開口で形成されている。このよ
うな構成の吸熱側集合ボックス(20)が、各開口(21,21,
…)と各冷熱源モジュール(1,1,…)とが位置合わせされ
た状態で、冷熱源モジュール(1,1,…)の上側に取り付け
られる。これにより、吸熱側ファン(5)の下流側（上
側）が吸熱側集合ボックス(20)内に連通した状態で各冷
熱源モジュール(1,1,…)に吸熱側集合ボックス(20)が取
り付けられる。つまり、各吸熱側ファン(5)から吹き出
された空気が吸熱側集合ボックス(20)内を経て吹出口(2
2)から上方に吹き出される構成となっている（図６の矢
印参照）。尚、この吹出口(22)の開口面積は、吸熱側集
合ボックス(20)下面の各開口(21,21,…)の開口面積の総
和よりも小さく設定されている。このため、この吹出口
(22)からは、各ファン(5,5,…)からの吹出し風速よりも
速い風速の空気が吹き出される構成となっている。

【００３８】冷熱源ユニット(10)の放熱側にも上記吸熱
側集合ボックス(20)と同形状の放熱側集合ボックス(25)
が取り付けられている（図７参照）。これにより、放熱
側ファン(6)の下流側（下側）が放熱側集合ボックス(2
5)内に連通する。つまり、各放熱側ファン(6)から吹き
出された空気が集合ボックス(25)内を経て下方に吹き出
される構成となっている。

【００３９】−電子部品収容箱(30)に対する取付構造の
説明− 次に、上述の如く構成された冷熱源ユニット(10)の電子
部品収容箱(30)に対する取付構造について説明する。

【００４０】この電子部品収容箱(30)は、例えば携帯電
話などの移動通信手段の中継基地であって、直方体状の
箱体の内部に電子部品が収容されている。図７に示すよ
うに、この電子部品収容箱(30)の平面視形状は、上記ユ
ニットプレート(11)の平面視形状に一致している。電子
部品収容箱(30)の下端は開放されており、この開放部分
の縁部がユニットプレート(11)の外周縁に取り付けられ
ている。つまり、このユニットプレート(11)が電子部品
収容箱(30)の底面を構成している。これにより、電子部
品収容箱(30)の下部に、吸熱側ヒートシンク(3)、吸熱
側ファン(5)、吸熱側集合ボックス(20)が収容された状
態で、冷熱源ユニット(10)が電子部品収容箱(30)の下部
に取り付けられている。また、この電子部品収容箱(30)
の下側に、放熱側ヒートシンク(4)、放熱側ファン(6)、
放熱側集合ボックス(25)が配置されている。つまり、こ
の放熱側ヒートシンク(4)、放熱側ファン(6)、放熱側集
合ボックス(25)は、外気に臨んだ状態で配置されてい
る。

【００４１】−冷却動作の説明− 次に、上述の如く構成された冷熱源ユニット(10)による
電子部品収容箱(30)内の冷却動作について説明する。こ
の冷却動作では、ペルチェ素子(2)に通電され、各ファ
ン(5,6)が駆動する。これにより、ペルチェ素子(2)の吸
熱面(2a)では冷熱が発生し、放熱面(2b)では温熱が発生
する。

【００４２】電子部品収容箱(30)の内部では、吸熱側フ
ァン(5)の駆動に伴って、収容箱(30)内の空気がフィン
(3b)の外周囲から吸熱側ヒートシンク(3)に流入する。
ここで、空気は、フィン(3b)を介して吸熱面(2a)からの
冷熱を受けて低温となり、吸熱側ファン(5)から上方へ
吹き出される（図２に実線で示す矢印参照）。この上方
へ吹き出された空気（冷気）は吸熱側集合ボックス(20)
の吹出口(22)から上方へ吹き出されて電子部品収容箱(3
0)内の電子部品を冷却し、再びフィン(3b)の外周囲から
吸熱側ヒートシンク(3)に流入する。このような空気の
循環動作が電子部品収容箱(30)の内部で連続して行わ
れ、電子部品の過熱が回避される。

【００４３】一方、電子部品収容箱(30)の外部では、放
熱側ファン(6)の駆動に伴って、外気がフィン(4b)の外
周囲から放熱側ヒートシンク(4)に流入する。ここで、
空気は、フィン(4b)を介して放熱面(2b)からの排熱を受
け、放熱側ファン(6)から下方へ吹き出される（図２に
破線で示す矢印参照）。この下方へ吹き出された空気
（熱気）は放熱側集合ボックス(25)から外気に向かって
下方へ吹き出される。このような空気の流通動作が連続
して行われ、ペルチェ素子(2)からの排熱が外気へ効率
的に排出される。

【００４４】−実施形態１の効果− 以上説明したように、本形態によれば、ペルチェ素子
(2)の吸熱面(2a)及び放熱面(2b)にヒートシンク(3,4)を
備えさせ、これらに空気を通過させることで、ペルチェ
素子(2)の吸熱量及び放熱量を十分に確保することがで
きる。特に、ペルチェ素子(2)の性能を大きく左右する
放熱面(2b)からの放熱量を大幅に拡大することができ
る。このため、吸熱面(2a)と放熱面(2b)との温度差を小
さくすることができ、ペルチェ素子(2)の性能を十分に
発揮させることができる。また、ユニットプレート(11)
に支持されている各冷熱源モジュール(1,1,…)は、所定
間隔を存して配置されているため、個々の冷熱源モジュ
ール(1)にあっては、その全周から空気が導入されるこ
とになり、導入空気量が十分に確保されている。その結
果、電子部品収容箱(30)内を低温度に維持でき、電子部
品の誤動作が回避される。

【００４５】

【発明の実施の形態２】以下、本発明の実施の形態２を
図８に基づいて説明する。本形態は、吸熱側集合ボック
ス(20)の変形例であって、その他の構成は、上述した実
施形態１と同様である。従って、ここでは、実施形態１
との相違点についてのみ説明する。

【００４６】図８に示すように、本形態の吸熱側集合ボ
ックス(20)は、吹出口(22)に吹出ガイド(22a)を設けて
いる。この吹出ガイド(22a)は、吹出口(22)の開口縁か
ら鉛直上方に延びた枠体であって、吹出口(22)から吹き
出される冷気を鉛直上方に指向させるものである。

【００４７】このような吹出ガイド(22a)を設けたこと
により、電子部品収容箱(30)内の上部にまで充分に冷気
を供給することができ、電子部品収容箱(30)内全体を均
一に低温度に維持することが可能になる。

【００４８】

【発明の実施の形態３】以下、本発明の実施の形態３を
図９に基づいて説明する。本形態は、放熱側集合ボック
ス(25)に電源ユニット(35)を設けたものである。つま
り、この放熱側集合ボックス(25)から吹き出される空気
によって電源ユニット(35)を冷却する構成と成ってい
る。

【００４９】これによれば、発熱を伴う電源ユニット(3
5)に対して特別な冷却手段を設けておく必要ない。つま
り、放熱側ファン(6)の駆動によって発生する気流を電
源ユニット(35)の冷却に有効利用することができる。

【００５０】また、この電源ユニット(35)の配置形態と
しては、放熱側集合ボックス(25)の吹出し口部分に配置
したり、放熱側集合ボックス(25)の内部に配置すること
などが挙げられる。

【００５１】

【発明の実施の形態４】以下、本発明の実施の形態４を
図１０に基づいて説明する。本形態は電子部品収容箱(3
0)の変形例である。従って、ここでは、電子部品収容箱
(30)の構成についてのみ説明する。

【００５２】図１０に示すように、本形態の電子部品収
容箱(30)は、冷熱源ユニット(10)のユニットプレート(1
1)の取付位置よりも下方に延びた吸込みガイド(30a)を
備えている。この吸込みガイド(30a)の下端位置は、放
熱側集合ボックス(25)の吹出し口に設けられた吹出ガイ
ド(25a)の下端位置よりも上方に位置している。

【００５３】これにより、放熱側ファン(6)の駆動によ
り、放熱側集合ボックス(25)と吸込みガイド(30a)との
間の空間から外気が導入され（図１０に実線で示す矢印
参照）、この外気が放熱側ヒートシンク(4)を通過して
ペルチェ素子(2)の排熱を回収する。その後、この空気
は、放熱側ファン(6)及び放熱側集合ボックス(25)を経
て外気に放出される（図１０に破線で示す矢印参照）。

【００５４】このように、電子部品収容箱(30)に吸込み
ガイド(30a)を備えさせたことにより、放熱側ヒートシ
ンク(4)に対する空気の吸入経路と排出経路とを構成す
ることが可能になる。また、吸込みガイド(30a)の下端
位置は放熱側集合ボックス(25)の下端位置よりも上方に
位置しているので、放熱側集合ボックス(25)から下方へ
吹き出された空気（熱気）が放熱側ヒートシンク(4)に
流入されてしまうショートサーキットの発生を抑制する
こともできる。また、電子部品収容箱(30)を戸外に設置
する場合、放熱側ヒートシンク(4)や放熱側ファン(6)が
風雨に晒されることを吸込みガイド(30a)によって阻止
することが可能になる。

【００５５】

【発明の実施の形態５】以下、本発明の実施の形態４を
図１１に基づいて説明する。上述した各実施形態では各
ヒートシンク(3),(4)毎にファン(5),(6)を設けていた。
本形態は、冷熱源モジュール(1)を、ペルチェ素子(2)、
吸熱側ヒートシンク(3)及び放熱側ヒートシンク(4)とで
成している。そして、吸熱側ファン(5)及び放熱側ファ
ン(6)を各集合ボックス(20,25)に設けている。

【００５６】以下、本形態の構成を具体的に説明する。
図１１に示すように、本形態の冷熱源モジュール(1)
は、ペルチェ素子(2)の両側にヒートシンク(3,4)のみを
配設して成る。吸熱側ヒートシンク(3)の上側には吸熱
側集合ボックス(20)が設けられている。放熱側ヒートシ
ンク(4)の下側には放熱側集合ボックス(25)が設けられ
ている。

【００５７】吸熱側集合ボックス(20)の上面には円形の
開口が形成されており、この開口に吸熱側ファン(5)が
設けられている。つまり、この吸熱側ファン(5)の駆動
により、フィン(3b,3b,…)の間を通過して吸熱側ヒート
シンク(3)から冷熱を受けた空気は、吸熱側集合ボック
ス(20)に流入し、吸熱側ファン(5)を経て電子部品収容
箱(30)に吹き出されるようになっている（図１１に実線
で示す矢印参照）。

【００５８】一方、放熱側集合ボックス(25)は、図１２
にも示すように、一側面が、下方へ向かうに従って内側
へ傾斜する傾斜面(25b)で形成されている。この傾斜面
(25b)の２箇所には円形の開口が形成されており、これ
ら開口に放熱側ファン(6,6)が設けられている。つま
り、この放熱側ファン(6,6)の駆動により、フィン(4b,4
b,…)の間を通過して放熱側ヒートシンク(4)から排熱を
受けた空気は、放熱側集合ボックス(25)に流入し、放熱
側ファン(6,6)により斜め下方に吹き出されるようにな
っている（図１１に破線で示す矢印参照）。

【００５９】このように、放熱側集合ボックス(25)から
は斜め下方に空気が吹き出されるため、この吹き出され
た空気が放熱側ヒートシンク(4)に戻るいわゆるショー
トサーキットの発生を防止することができる。言い換え
ると、放熱側集合ボックス(25)から鉛直下方に空気を吹
き出した場合、この空気は高温であるために上昇してそ
のまま放熱側ヒートシンク(4)に流入してしまうといっ
たショートサーキットの発生が懸念される。本形態で
は、空気が外周方向へ吹き出されるため、吹き出された
空気が上昇しても放熱側ヒートシンク(4)に流入し難い
状況を得ることができ、ペルチェ素子(2)の排熱効率を
高く維持することができる。

【００６０】尚、上述した各実施形態は、携帯電話など
の移動通信手段の中継基地を冷却するためのものとして
冷熱源モジュール(1)を採用した。本発明は、これに限
るものではなく、他の電子部品の冷却やセンサ類の冷
却、更には、空調空間の冷却などにも適用可能である。

【００６１】また、各ヒートシンク(3,4)に設けられた
フィン(3b,4b)はピン状としたが、これに限らず、板状
や、その他、断面多角形状のものなど種々の形状ものが
採用可能である。

【００６２】更に、電子部品収容箱(30)内で空気を循環
させるための手段として、個別の循環用ファンを電子部
品収容箱(30)内に設置してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【００６４】請求項１記載の発明では、熱電素子(2)と
ヒートシンク(3,4)とを組み合わせた冷熱源モジュール
に対し、この熱電素子(2)を一対のヒートシンク(3,4)に
よって挟み込み、該熱電素子(2)の吸熱面(2a)の吸熱性
能、放熱面(2b)の放熱性能を高く維持することができる
ようにした。このため、熱電素子(2)の性能を大きく左
右する放熱面(2b)からの放熱量を大幅に拡大することが
できる。その結果、吸熱面(2a)と放熱面(2b)との温度差
を小さくすることができ、熱電素子(2)の性能を十分に
発揮させることができる。

【００６５】また、この請求項１記載の発明では、上記
冷熱源モジュール(1,1,…)を複数個組み合わせて冷熱源
ユニットを構成している。このため、ユニット全体とし
て大きな吸熱量及び放熱量を得ることができ、大きな吸
熱量を必要とする使用形態にも適用することが可能にな
り、実用性の向上を図ることができる。

【００６６】請求項２記載の発明では、熱電素子(2,2
…)の吸熱面(2a)に接触するヒートシンク(3,3,…)を箱
体(30)の内部空間に臨ませて、この内部空間を冷却させ
るようにしている。また、ユニットプレート(11)により
箱体(30)の一面を閉塞するようにしている。このため、
箱体(30)の内部空間を効率良く冷却することができ、ま
た、ユニットプレート(11)を箱体(30)の内部を密閉空間
とする部材として兼用しているため構成部品点数の削減
を図ることができる。

【００６７】請求項３記載の発明では、ヒートシンク
(3),(4)の前面側に送風機(5),(6)を配設し、送風機(5),
(6)の下流側を合流させる集合ボックス(20,25)を設けて
いる。このため、集合ボックス(20,25)にて合流した空
気を一括して処理することができる。

【００６８】請求項４記載の発明では、集合ボックス(2
0,25)の空気吹出口(22)に、空気の吹出し方向を所定方
向に案内する吹出ガイド(22a)を設けている。このた
め、集合ボックス(20,25)にて合流させた空気を整流し
て処理することが可能になる。

【００６９】請求項５記載の発明では、箱体(30)の開放
側を延長させて吸込みガイド(30a)を形成し、放熱側の
集合ボックス(25)の吹出ガイドの先端位置を、箱体(30)
の吸込みガイド(30a)の先端位置よりも空気吹出し側に
位置させている。このため、吹出ガイドから吹き出した
空気がヒートシンク(4)に戻るショートサーキットが回
避でき、熱電素子(2,2…)の排熱処理能力を確実に維持
することができる。

【００７０】請求項６記載の発明では、放熱側の集合ボ
ックス(25)を流れる空気によって熱電素子(2)の駆動電
源(35)を冷却するようにしている。このため、排気を有
効に利用して駆動電源(35)が冷却可能となり、この駆動
電源(35)を冷却するための特別な手段が必要なくなる。

【００７１】請求項７記載の発明では、集合ボックス(2
0),(25)に送風機(5),(6)を設けたものである。このた
め、個々の冷熱源モジュール(1,1,…)毎に送風機(5),
(6)を設ける必要がなく、ユニット全体としての送風機
(5),(6)の個数が削減でき、コストが削減できる。

【００７２】請求項８記載の発明では、放熱側の集合ボ
ックス(25)の送風機(6)が、空気をユニットプレート(1
1)の外周方向へ吹き出すようにしている。このため、集
合ボックス(25)から吹き出された空気が放熱側のヒート
シンク(4,4,…)に戻るいわゆるショートサーキットの発
生を防止することができ、この場合にも熱電素子(2,2
…)の排熱処理能力を確実に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１における冷熱源モジュールの分解斜
視図である。

【図２】冷熱源モジュールを示す斜視図である。

【図３】１つの冷熱源モジュールがユニットプレートに
装着された状態を示す斜視図である。

【図４】冷熱源ユニットを示す斜視図である。

【図５】吸熱側集合ボックスの組み付け作業を示す斜視
図である。

【図６】冷熱源ユニットに吸熱側集合ボックスが組み付
けられた状態を示す斜視図である。

【図７】電子部品収容箱に冷熱源ユニットが組み付けら
れた状態を示す斜視図である。

【図８】実施形態２における図６相当図である。

【図９】実施形態３における図６相当図である。

【図１０】実施形態４における図７相当図である。

【図１１】実施形態５における冷熱源ユニットの側面図
である。

【図１２】実施形態５における放熱側集合ボックスの斜
視図である。

【符号の説明】

(1) 冷熱源モジュール (2) ペルチェ素子（熱電素子） (2a) 吸熱面 (2b) 放熱面 (3,4) ヒートシンク (3b,4b) フィン (3c,4c) 背面 (5,6) ファン（送風機） (10) 冷熱源ユニット (11) ユニットプレート (20,25) 集合ボックス (21) 開口 (22) 吹出口 (22a) 吹出ガイド (30) 電子部品収容箱（箱体） (30a) 吸込みガイド (35) 電源ユニット（駆動電源）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−303902（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−178469（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126131（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−119744（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−55266（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 21/02 H01L 35/28 H01L 23/38

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面にフィン(3b),(4b)が突設された一
   対のヒートシンク(3),(4)の背面(3c,4c)同士の間で熱電
   素子(2)が挟持されて成る冷熱源モジュール(1,1,…)の
   複数個が一体的に組み合わされて成る冷熱源ユニットで
   あって、 ユニットプレート(11)を備え、該ユニットプレート(11)
   には、各冷熱源モジュール(1,1,…)が挿通されて支持さ
   れる開口(12,12,…)が所定間隔を存して形成されてお
   り、これら開口(12,12,…)に冷熱源モジュール(1,1,…)
   が個別に挿通支持され、ユニットプレート(11)の一側面
   側に熱電素子(2,2…)の吸熱面(2a)に接触するヒートシ
   ンク(3,3,…)が位置し、他側面側に熱電素子(2,2…)の
   放熱面(2b)に接触するヒートシンク(4,4,…)が位置して
   いることを特徴とする冷熱源ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 冷熱源モジュール(1,1,…)は、熱電素子(2,2…)の吸熱
   面(2a)に接触するヒートシンク(3,3,…)が箱体(30)の内
   部空間に臨んでいることにより、この内部空間を冷却す
   るようになっており、 ユニットプレート(11)は、一面が開放されている上記箱
   体(30)の該開放部分の形状に一致していて、この開放部
   分を閉塞するように箱体(30)に取り付けられていること
   を特徴とする冷熱源ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 ヒートシンク(3),(4)の前面側には送風機(5),(6)が配設
   されており、該送風機(5),(6)の駆動に伴ってフィン(3
   b),(4b)の外周囲から空気が導入されるようになってい
   る一方、各冷熱源モジュール(1,1,…)の送風機(5),(6)
   の下流側を合流させる集合ボックス(20,25)が設けられ
   ており、この集合ボックス(20,25)には空気吹出口(22)
   が形成されていることを特徴とする冷熱源ユニット。
4. 【請求項４】 請求項３記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 集合ボックス(20,25)の空気吹出口(22)には、空気の吹
   出し方向を所定方向に案内する吹出ガイド(22a)が設け
   られていることを特徴とする冷熱源ユニット。
5. 【請求項５】 請求項２記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 熱電素子(2,2…)の放熱面(2b)に接触するヒートシンク
   (4,4,…)の前面側には送風機(6)が配設されており、該
   送風機(6)の駆動に伴ってフィン(4b)の外周囲から空気
   が導入されるようになっている一方、各冷熱源モジュー
   ル(1,1,…)の送風機(6,6,…)の下流側を合流させる放熱
   側集合ボックス(25)が設けられており、この放熱側集合
   ボックス(25)には空気吹出口が形成されていると共に、
   この空気吹出口には、空気の吹出し方向を所定方向に案
   内する吹出ガイドが設けられており、 箱体(30)の開放縁部には、ユニットプレート(11)の取付
   位置よりも開放側に延長する吸込みガイド(30a)が設け
   られていて、 上記吹出ガイドの先端位置は、箱体(30)の吸込みガイド
   (30a)の先端位置よりも空気吹出し側に位置しているこ
   とを特徴とする冷熱源ユニット。
6. 【請求項６】 請求項１記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 熱電素子(2,2…)の放熱面(2b)に接触するヒートシンク
   (4,4,…)の前面側には送風機(6)が配設されており、該
   送風機(6)の駆動に伴ってフィン(4b)の外周囲から空気
   が導入されるようになっている一方、各冷熱源モジュー
   ル(1,1,…)の送風機(6,6,…)の下流側を合流させる放熱
   側集合ボックス(25)が設けられており、 この放熱側集合ボックス(25)を流れる空気によって熱電
   素子(2)の駆動電源(35)を冷却することを特徴とする冷
   熱源ユニット。
7. 【請求項７】 請求項１記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 ヒートシンク(3),(4)の前面側にはヒートシンク(3),(4)
   を通過した空気を合流させる集合ボックス(20),(25)が
   設けられており、この集合ボックス(20),(25)に形成さ
   れた空気吹出口に送風機(5),(6)が設けられていること
   を特徴とする冷熱源ユニット。
8. 【請求項８】 請求項１記載の冷熱源ユニットにおい
   て、 熱電素子(2,2…)の放熱面(2b)に接触するヒートシンク
   (4,4,…)の前面側には、ヒートシンク(4,4,…)を通過し
   た空気を合流させる集合ボックス(25)が設けられてお
   り、この集合ボックス(25)に形成された空気吹出口に送
   風機(6)が設けられており、該送風機(6)は、空気をユニ
   ットプレート(11)の外周方向へ吹き出すようになってい
   ることを特徴とする冷熱源ユニット。